缺刻缘绿藻的光合膜脂与中性脂及其脂肪酸组成在氮饥饿/氮恢复培养过程中的变化

对缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa)进行氮饥饿(4 d)/氮恢复(4 d和8 d)培养,研究其细胞中三酰甘油(TAG)和光合膜脂,主要是单半乳糖二酰甘油(MGDG)和二半乳糖二酰甘油(DGDG)的含量和脂肪酸组成的变化。结果表明TAG含量在氮饥饿胁迫下显著上升,而在氮恢复培养下逐渐下降;DGDG含量的变化趋势与TAG相反;MGDG的含量则始终呈现上升趋势。对脂肪酸组成进行分析发现花生四烯酸(ArA)主要存在于TAG中,且TAG中ArA的含量在氮饥饿胁迫下显著上升,并在氮恢复培养下逐渐下降。DGDG中ArA含量在氮饥饿/氮恢复过程中的变化与TAG中的相反;MGDG中ArA的含量在不同培养条件下始终增加。该结果表明在氮饥饿胁迫下DGDG可能向TAG合成提供ArA,而TAG在氮恢复后可向光合膜脂提供脂肪酸以供其合成。

单半乳糖甘油二脂缺失对烟草光合特性的影响

以单半乳糖甘油二脂(MGDG)相对含量比野生烟草显著降低的突变体(M18)及野生型烟草为材料,通过对转基因烟草叶绿体类囊体膜的低温荧光、放氧活性以及叶片的叶绿素荧光分析,研究MGDG部分缺失对烟草叶片光合特性的影响。结果表明,在低温下(77K)MGDG部分缺失并不影响烟草叶绿素荧光发射峰(F683和F730)的位置,但使光系统Ⅱ(PSⅡ)及光系统Ⅰ(PSⅠ)的荧光发射峰的强度减弱,F683/F730比值降低,直接影响激发能在PSⅡ和PSⅠ之间的均衡分配,使叶绿素a和叶绿素b之间的能量传递受阻,降低光能转化效率;MGDG部分缺失使PSⅡ放氧活性下降了72.9%;转基因烟草叶绿素荧光参数中最大光化学效率(Fv/Fm)、暗适应最大荧光(Fm)、实际光化学效率(Yield)、光化学猝灭系数(qP)比野生型烟草分别降低了7%、49%、32%和18%,并以Fm降幅最大。研究证明,MGDG在维持植物叶绿体类囊体膜的功能,特别是PSⅡ的功能方面起着重要的作用。

超表达水稻MGD基因(OsMGD)烟草植株的耐低磷胁迫能力

【目的】研究超表达OsMGD基因烟草植株在低磷条件下的生长情况，为明确OsMGD基因对植物耐低磷胁迫的影响机理奠定基础。【方法】通过构建表达载体pGWB2-OsMGD和农杆菌介导的转化方法，获得超表达OsMGD基因烟草植株，用磷浓度为5 μmol/L的HS营养液对转基因烟草植株进行低磷处理后，研究转基因烟草植株MGD活性、脂质和脂肪酸含量、叶绿素含量、根系鲜质量、根冠比和磷含量的变化情况。【结果】超表达OsMGD基因烟草植株中MGD活性增加了1～3.5倍；在转基因烟草植株中，半乳糖脂（MGDG和DGDG）、磷脂和总脂肪酸含量均显著高于野生型植株，但是转基因烟草植株中的脂肪酸组分与野生型相比无显著差异。低磷处理后，转基因烟草植株的生长情况明显优于野生型植株，转基因烟草植株中叶绿素含量、根系鲜质量和根冠比均显著高于野生型；在正常和低磷条件下，转基因烟草植株中的磷含量与野生型相比无显著差异。【结论】超表达OsMGD基因能增加烟草植株的细胞膜脂含量，使植物体内累积大量半乳糖脂和磷脂，从而提高了烟草植株耐低磷胁迫的能力。

植物类囊体主要膜脂及其生物合成

叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所,类囊体是叶绿体中膜结构的主要成分。植物类囊体膜上分布着多种色素蛋白复合物和脂质。其中脂质成分约一半是糖脂质,主要包括单半乳糖甘油二酯、双半乳糖甘油二酯和硫代异鼠李糖甘油二酯。磷脂在类囊体膜中的占比很小,主要成分为磷脂酰甘油。光合作用相关的大多数色素蛋白复合物都镶嵌在排列规则的极性脂上,这些膜脂对植物光合作用和生长发育至关重要。深入了解原核/真核生物类囊体膜中主要脂质的结构、功能及其生物合成,有助于阐明光合作用光能及物质转化的调控机理,为植物类囊体膜脂研究提供理论依据。